硅铁生产100问.docx

硅铁生产100问.docx

《硅铁生产100问.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硅铁生产100问.docx（62页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

硅铁生产100问

硅铁生产100问【一】  

一、硅铁及其性质和用途

1、什么是硅铁，它有哪些特性，其用途如何？

硅铁是应用广泛的一个铁合金品种。

它是硅和铁按一定比例组成的硅铁合金，是炼钢不可缺少的材料。

硅铁是炼钢的脱氧剂，是炼硅钢的合金剂，冶炼弹簧钢、耐热钢时，也要加入一定数量的硅铁做合金剂。

生产实践证明，钢中有了氧会显著地恶化钢的性质，降低钢的机械性能。

因此，炼钢过程中必须要脱氧。

氧在钢中以氧化亚铁﹙FeO﹚状态存在。

硅是与氧结合能力很强的元素。

炼钢过程中加入硅铁后，即发生如下脱氧反应：

2FeO+Si=2Fe+SiO2

式中二氧化硅﹙SiO2﹚是脱氧后的产物，它比钢水轻，浮钢液面进入渣中，从而脱掉钢中氧提高了钢的质量。

硅与氧结合力很强，故冶炼某些品种的铁合金时，也有用硅铁作还原剂，例如钨铁、铝铁等。

以炼钨铁为例，钨矿中的三氧化钨与硅铁中的硅的反应如下：

2WO3+3Si=2W+3SiO2

硅还有导电性能低，导热性差和导磁性较强的重要物理性能。

因此炼硅钢﹙含硅约2～4﹪﹚时硅铁可作合金剂。

硅钢片是电力工业材料之一，用它作变压器和电动机的铁芯，可使磁滞损失大为降低，能满足变压器和电动机的运转技术要求。

如用普通碳素钢片代硅钢片作铁芯，则变压器和电动机的发热量增大3～6倍。

这使设备功率因数降低，也会造成设备运转过热现象，使其不能正常运转。

以上是硅铁的主要用途。

此外，某些生铁铸件经加入少量硅铁后，可以改善其机械性能；当浇注钢水时，往保温帽中加入硅铁粉，可以起到发热剂作用。

这些不是硅铁的主要用途，在此不详述了。

从以上可看出，为了保证钢的质量，首先必须保证硅铁的质量，即应稳定成分，减少杂质。

当硅铁成分过大，或者夹渣和杂质含量过多时，会降低钢的质量，尤其是炼合金钢的硅铁，其质量应更加好些。

根据冶金工业部颁发的硅铁标准﹙YB58—65﹚，对硅铁的要求是：

YB58—65

本标准适用于炼钢作脱氧剂或合金加入剂用的硅铁。

技术条件

硅铁按硅和杂质含量的不同，分下列三个牌号，如

表1.

2、硅铁生产方法的特点是什么？

冶炼硅铁一般采用矿热炉，用连续操作法进行生产。

所谓连续操作法，就是随着炉料经受高温后，不断反应和熔化，使料面相应地下降；同时不断地补加新炉料，炉膛中的炉料始终保持饱满状态。

根据炉内熔炼积存的合金量定期地放出。

在整个冶炼过程中，电极插入炉料内较深，不露电弧，故热量损失少，炉温高。

由于硅铁冶炼的这些特点，整个冶炼过程不分阶段，这种方法叫连续操作法。

此外，也有用高炉冶炼硅铁。

但是，因其炉温低，产品含硅量约为10～20﹪，现在一般不采用高炉法冶炼硅铁。

3、为什么有的硅铁会发生粉化现象?

某些成分的硅铁，有时因存放期间遇水或空气湿度过大，同时其中铝、钙和磷杂质含量高，在相隔一定时间以后，就会产生粉化现象，并随之放出有臭味、有毒的磷化氢﹙PH3﹚和化氢﹙ASH3﹚气体，严重时甚至还可能发生燃烧现象。

硅铁中的铝、磷和钙含量不当，都会促成硅铁粉化﹙如图一所示﹚。

当铝和磷含量同时增高到一定数值时，这种硅铁在湿度较大的空气中易产生粉化。

有的资料指出，硅铁中含磷量小于0.04﹪，含铝量小于3﹪，不易产生粉化现象。

有些单位曾经对硅铁的含硅量对硅铁粉化现象作过观察和研究。

初步认为，硅铁中硅含量较低﹙多是废品﹚往往易粉化。

究其原因，可能因硅铁中FeSi、FeSi2  等硅和铁的化合物温度降低体积膨胀，造成硅铁粉化。

含铝量的硅铁遇水后生成氢氧化铝并有气体产生，是硅铁粉化的主要原因。

浇注后冷却速度对硅铁粉化也有影响。

硅铁的冷却速度快、硅的偏析度较小，不易产生粉化；冷却速度慢、硅的偏析度较大，则易产生粉化。

同样道理，硅铁锭的厚度较厚，易产生粉化，较薄时不易产生粉化。

图一

为了防止产生硅铁粉化，应注意以下三点：

1.硅铁锭的厚度不易过厚，以减少硅铁含硅量的偏析度。

2.严格控制硅铁的含硅量，不要过低。

控制硅铁的铝、磷和钙含量，为此要用较好的原料，尤其不能使用高灰分的焦炭，以减少铝、磷含量，为减少硅铁的钙含量，冶炼时应尽量减少加石灰。

3．硅铁应储存库内，严防淋雨。

4.为什么硅铁中的含碳量很低?

冶炼硅铁用焦炭作还原剂，使较易增碳的自焙电极，采用焦炭砖砌筑出铁口和流铁槽，有时用石墨粉涂锭模，使用炭质样勺取液体样等等。

总之，冶炼硅铁从炉内反应直到出铁，浇注过程中，与碳接触的机会显然很多。

但是，硅铁的含碳量却低于0.1﹪，一般为0.05～0.07﹪，这是什么原因?

碳在硅铁中与1187℃时的溶解度曲线如图2所示。

图中表明，硅铁中硅含量越高，则其碳含量越低。

据资料指出，硅铁中硅含量约大于30﹪时，硅铁中的碳绝大部分是以碳化硅﹙SiC﹚状态存在。

碳化硅在坩埚内易被二氧化硅或一氧化硅氧化而被还原。

碳化硅在硅铁中，尤其温度低时，其溶解度很小，易析出而上浮。

所以，留在硅铁中的碳化硅很低，故硅铁含碳量很低。

5.为什么采用比重法测定硅铁中的含硅量？

我们知道，体积相同的铝片和铁片，铝片要比铁片轻。

这是什么道理？

这就是通常所说的比重不同。

从简单意义上说，比重就是一立方厘米体积的物质有多少克重量。

经试验测定，铁的比重是7.85克∕厘米3，铝的比重是2.7克∕厘米3所以，相同体积的铁片比铝片轻。

据测定，硅的比重是2.4克∕厘米3，比铁的比重小。

我们以知硅铁是硅和铁组成的合金。

体积相同的两块硅铁，其中含硅量越多，即含铁量越少的就越轻；反之，含硅量越少，即含铁量越多就越重。

由此可知，硅铁中含硅量越多，其比重越小；反之，含硅量越少，其比重越大。

人们利用这个道理，绘成一条曲线如图三所示。

这样，根据比重多少，就可知硅铁中的含硅量。

从图三可知，45硅铁的比重为5.14，75硅铁的比重为3.10，90硅铁的比重为2.57等等。

在硅铁生产中，就利用硅铁这个特性，快速分析硅铁的含碳量，这种测定含硅量的方法叫“比重法”。

此法简单、速度快，在生产中很有实际意义。

由于硅铁中还含有铝和钙元素，他们的比重均与硅的比重不同，例如钙的比重为1.54铝的比重为2.7，往往影响测定硅含量的准确度。

所以，一般根据原料条件和操作特点等原因，绘出修订曲线，用来提高测定硅含量的准确度。

图2和图3

二、硅铁冶炼原理

6、硅铁冶炼的基本原理和一氧化碳在冶炼反应中的作用是什么？

为什么用硅石、焦炭和钢屑在矿热炉中经过高温加热后，能冶炼出硅铁？

要想知道这个道理首先就要了解冶炼硅铁所用的各种原料，在各种高温条件下的变化规律。

冶炼硅铁主要原料是硅石，硅石中含二氧化硅约98﹪.二氧化硅很稳定，硅和氧之间的亲和力很强，不易分离。

生产上为了把氧从二氧化硅分离除去，采用在矿热炉内高温条件下，以焦炭中的碳夺取二氧化碳中的氧，而且温度越高，碳夺取氧的能力随之增强。

这是因为在高温条件下，碳对氧的结合能力比硅对氧的结合力大。

可见高温时有了碳，二氧化硅就不稳定了，这时二氧化硅中的氧和碳进行反应，生成气态的一氧化碳，通过料层从炉口逸出。

二氧化硅中的氧被碳夺走后，剩下的硅与铁形成硅铁。

其中有一定数量的硅与铁生成化合物，例如FeSi5,Fe2Si5,FeSia

二氧化硅与碳作用其反应如下：

SiO2+2C=Si+2CO↑

上式是吸热反应，从反应式中可知，为了加速反应的进行，应把电极往炉料中插的深些，以提高炉温，扩大坩埚区，同时应增加料面的透气性，使一氧化碳气体尽快逸出。

如果取扎透气眼，捣炉等措施，均有利于二氧化碳与硅的反应加速进行，使硅铁较快地生成。

由于冶炼硅铁中的矿热炉中有钢屑、有铁，使二氧化硅的还原反应较容易进行，这是因为被还原出来的硅与铁形成硅铁，于是改善了还原过程的条件，所以铁越多二氧化硅的还原反应越容易进行，生产也证明这点，冶炼含硅越低的硅铁，则其单位电耗越低。

如冶炼每吨45硅铁的电耗，约为4500～4800度，每公斤硅耗电约为11度。

冶炼每吨75硅铁的电耗约为8200～9000度，每公斤硅耗电约为12度。

冶炼每吨硅的电耗约为12000～13000度，每公斤硅耗电约13度。

从化学反应上说一般认为，氧化物中的氧被其他物质夺去的反应，叫还原反应。

夺取氧的物质，叫还原剂，如焦炭等。

依上述硅铁冶炼原理是还原过程。

反应过程中，硅石内的二氧化硅绝大部分被碳还原之外，其他杂质和焦炭带入的灰分，如氧化钙﹙CaO﹚，五氧化二磷﹙P2O5﹚和三氧化二铝﹙AI2O3﹚等也被碳还原，其中五氧化二磷绝大部分被还原。

各反应如下：

CaO+C=Ca+CO↑

P2O5+5C=2P+5CO↑

AI2O3+3C=2AI+3CO↑

各反应中生成的一氧化碳气体，从炉口逸出，其他生成物如钙、铝和磷等进入硅铁中，因此，要求原料中的杂质尽量少，以保证硅铁的质量。

在冶炼过程中有少部分的二氧化硅，三氧化二铝和氧化钙等未被还原，而形成炉渣。

炉渣成分约含SiO230～40﹪;AI2O345～60﹪;CaO10～20﹪。

此种炉渣熔点约为1600～1700℃.渣量大时，消耗电量增加，同时过粘的炉渣，不易从炉内排除，引起炉况恶化。

故要采用较好的原料，以减少渣量，降低单位电耗。

正常情况下，渣量控制在不大于硅铁量的百分之五为宜。

以上是硅铁冶炼基本原理，硅铁冶炼的基本反应如下:

                  SiO2+2C=Si+2CO↑

实际炉内的化学反应比这复杂.实验证明氧化物的还原,是由高价氧化物逐步还原成低价氧化物.二氧化硅的还原,在高温情况下,首先被还原成一氧化硅（SiO）,而后再被还原成硅（Si）,其顺序是SiO2→SiO→Si

冶炼硅铁,在1700～1800℃时，将发生如下反应：

SiO2+C=SiO+CO↑

也就是说二氧化碳硅首先被碳还原成一氧化碳，然后再被还原成硅，其反应式如下：

SiO+C=Si+CO↑

   被还原出来的硅，部分的将和二氧化硅作用，又产生一氧化硅，其反应式如下：

SiO2+Si=2SiO↑

   从上述的三个反应式中，可以看到一氧化硅对促进冶炼反应的进行是个重要环节。

一氧化硅在高温情况下是以气体状态存在，低温时不稳定。

因此，一氧化硅在炉内坩埚中是气体，少量的一氧化硅从炉口逸出后，被空气氧化﹙SiO+1∕2O2=SiO2

﹚而成为二氧化硅，冷却后呈灰白色，部分凝结在电极，筒瓦等处。

在约为1700℃以上高温时，大部分的一氧化硅挥发到焦炭的气孔中，广泛地和碳接触并作用，按第二个反应式，还原成硅，屈肘大部分硅与铁形成硅铁，少部分的硅在高温区与二氧化硅作用，按最后反应式又生成一氧化硅，然后又和碳进行反应，结果反应连续不断地进行。

由此可知，一氧化硅不但是反应的中间产物，同时，它可促进反应加速进行。

由于一氧化硅在高温下是气体，易挥发而损失掉，尤其当塌料或大刺火时，逸出或喷出白色气体多是一氧化硅。

因此，要求及时处理塌料或大刺火的现象，否则，将造成一氧化硅的大量损失，减少产量，增高单位耗电。

7．反应中碳化硅的产生和破坏的原因是什么？

冶炼硅铁时在反应中的二氧化硅首先破坏被还原成一氧化硅。

部分的一氧化硅气体在上升过程中与料层中焦炭接触并作用后，较易生成碳化硅。

其反应如下：

SiO+2C=SiC+CO↑

冶炼过程中，焦炭加入量过多时，更易产生碳化硅。

其反应式如下：

SiO2+3C=SiC+2CO↑

往往在修炉时于料层内部发现大量碳化硅﹙冷却后呈褐色，稍有光泽并是针状结晶﹚，说明产生碳化硅的反应是存在的，并且是中间产物。

碳化硅SiC的熔点约为2500℃，不易熔化，电阻小，导电性强。

因此，炉中积存过多碳化硅，使炉况恶化。

虽然碳化硅易产生，但在冶炼中由于炉料中有钢屑，碳化硅较轻易被铁﹙Fe﹚破坏，其反应式如下：

SiC+Fe=FeSi+C

冶炼45硅铁，因炉料中钢屑较多，碳化硅更易破坏，所以，碳化硅对炉况没有影响。

碳化硅在高温时，还可被二氧化硅所破坏，其反应式如下：

SiO2+2SiC=3Si+2CO↑

2SiO2+SiC=3SiC+CO↑

较大容量硅铁电炉，因炉温高，碳化硅更易被破坏。

碳化硅在高温时还可以被一氧化硅破坏，其反应式如下：

SiO+SiC=2Si+CO↑

较小容量的电炉中冶炼硅铁时，由于炉内温度较低，破坏碳化硅的反应，不易充分进行，因此，有时有较多的碳化硅存在炉内，因它的熔点高，导电性强，致使电极不能较深地插入炉内，造成炉况恶化。

此种情况在较小容量的硅铁电炉是比较经常发现的，为了纠正这种不正常现象，应将炉中碳化硅尽量掘出，或附加些钢屑破坏碳化硅，同时适当地减少焦炭加入量，以改善炉况。

8.高温下形成的“坩埚”作用是什么？

什么是坩埚？

坩埚就是每相电极下面的“埚”型高温区，也就是主要的发言区。

二氧化硅在较高温度下，粘度比较大，每当捣炉时就会发现很粘稠的炉料，甚至呈玻璃丝状。

电极附近的炉料，因距离电极位置不同，高温处即熔化，低温处即粘结。

所以，在电极周围自然形成有粘结炉料组成的“埚”型高温区，即主要反应区，习惯称为坩埚。

坩埚顶和壁是粘稠的熔融状炉料，其组成为粘稠的炉料混合物；已进行部分反应而生成的化合物；硅铁颗粒；液体合金；碳化硅和三氧化二铝等。

坩埚内部是气体空间也就是电弧区。

坩埚内的温度约为1800～2000℃以上，能够使化学反应比较充分地进行。

冶炼75硅铁，当大塌料时，可看到坩埚的部分形状，在电炉修洗炉时，也可看到坩埚的部分轮廓。

坩埚顶和壁的炉料，在高温下不断地反应，生成硅铁落入熔池内，又不断地加入新炉料。

所以，坩埚是主要反应区。

坩埚的大小对冶炼有很大的影响。

电极插入炉料较深时，热量损失较少，炉内温度高，坩埚则较大，反应速度较快，产量高，单位电耗低。

反之，电极插入炉料浅时，热量损失增加，炉内温度较低，坩埚则较小，反应速度减慢，产量低，单位电耗势必增高。

坩埚的大小也可以从料面的透气性来判断，当料面透气性比较均匀时，说明坩埚较大。

当料面透气性不好时，炉中的料下沉速度较慢时，则说明坩埚较小。

控制合适的配料比，操作中不偏加料；维护好炉况，使料面保证较低的高度，并保持炉料有良好的透气性等，这样就有较大的坩埚。

供电制度对坩埚的大小也有影响，使用的功率高，则坩埚较大；反之则坩埚较小。

每相电极的坩埚扩大到一定程度时，坩埚间必然互相沟通，出炉时铁水就比较容易全部流出。

如因炉温低或炉底上涨等原因，造成坩埚小，甚至使三个坩埚不能连通，这样不但铁水不能全部排出，并对下一炉冶炼造成不利的影响。

冶炼45硅铁，炉料中钢屑较多，电极插入炉料较浅，则坩埚不像冶炼75硅铁的坩埚那样大，约小三分之一。

因此，冶炼45硅铁产生大塌料现象较少。

三、原料和配料

 9.什么样的硅石适于冶炼硅铁？

硅石是冶炼硅铁的基本原料之一。

为减少渣量，降低电耗和提高产量，要求硅石中的二氧化硅含量大于97％。

硅石中的，三氧化二铝是有害杂质，它的熔点高约为2050℃当炉渣中含有较高的三氧化二铝时，将造成排渣困难。

同时硅石中三氧化二铝较多时，易使铝被还原出来而进入硅铁中，使硅铁的含铝量增加，影响硅铁质量。

因此，要求硅石中的三氧化二铝不大于1％.硅石表面呈现粉红色线条是三氧化二铝存在的象征。

三氧化二铝也常存在硅石表面泥土中。

为此，硅石入炉之前用水冲洗，以减少冶炼时的渣量。

   硅铁的主要用途是做炼钢的脱氧剂和合金料。

磷﹙P﹚和硫﹙S﹚是对钢质量影响极大的杂质，硅铁含磷较多时易使硅铁粉化。

因此要求磷、硫含量很低。

磷在硅石中以五氧化二磷﹙P2O5﹚状态存在，冶炼时绝大部分五氧化二磷被碳还原进入硅铁中。

所以要求硅石中五氧化二磷不大于0.02％.

硅石中的含硫量，由于冶炼过程中硫﹙S﹚和硅﹙Si﹚形成硫化硅，如SiS、SiS2等化合物，这些化合物在高温下易挥发跑掉，因此对硅石含硫量不作要求。

硅石中的氧化钙﹙CaO﹚和氧化镁﹙MgO﹚含量较高，冶炼时就会增加渣量，并侵蚀出铁口，为此要求硅石中氧化钙和氧化镁含量之和小于1％.

硅石加入炉内预热时均有不同程度的爆裂，这是因二氧化硅晶格变化时体积膨胀造成的。

不同产地的硅石，其爆裂程度不同。

受热后爆裂程度较大的硅石，在冶炼时会恶化料面的透气性，造成炉况变坏。

因此。

要求硅石在高温下，应具有一定热稳定性。

大硅铁矿热炉温度较高，硅石更易早期爆裂，因此要用质量好些硅石。

选矿源时要把硅石先做炉内试验，再确定是否能用。

小炉子用的硅石，可因地制宜，适当酌情降低质量要求。

对硅石粒度也有要求，粒度过大，反应速度减慢，粒度过小或粉末多，会影响料面的透气性。

粉末多的硅石带入泥土也多，使渣量增加。

生产证明︰大硅铁矿热炉用的硅石，要求粒度为60～120毫米，其中大于80毫米的要大于50％。

小硅铁炉要求硅石粒度25～80毫米，其中大于40毫米的占50％。

10．什么样的焦炭适于冶炼硅铁？

冶炼硅铁焦炭是主要原料，它又是冶炼硅铁的还原剂，所以要求焦炭内的固定碳的含量越高越好，要大于84﹪，同时要求焦炭灰分要低。

因焦炭灰分含量高时，渣量增加，由于灰分内含60﹪左右的三氧化二铝﹙AI2O3﹚，造成炉渣粘不易排除。

此外，灰分高的焦炭加入炉内易使料面烧结，影响透气性。

因此，要求焦炭灰分含量应低于13﹪.

焦炭中的碳大部分是以固定碳形式存在，但也有少部分的碳是以碳氢化合物﹙通常称为挥发分﹚形式存在。

这部分碳氢化合物在高温下即挥发跑掉，所以要焦炭的挥发分含量不大于2﹪.

除对焦炭有化学成分要求外，对其物理性能也有要求。

焦炭高温下电阻越大，电极插入炉料越深，有助于提高炉温，从而扩大坩埚。

焦炭的气孔率大，不但电阻大，表面积也大，增加了化学反应面积，加速了化学反应的速度。

焦炭的粒度对冶炼有很大影响。

粒度过大时，炉料电阻减小，电极不易深插入炉料，造成炉温低和坩埚小，冶炼不正常。

粒度过小或粉末多，则烧损较大，易使炉况变粘，影响料面的透气性。

因此，焦炭要有一定的使用粒度。

大硅铁电炉所用焦炭粒度以小于8毫米为宜。

小硅铁电炉炉温低，为提高温度有在操作上采取“闷烧”过程，加些焦末可有助于料面的烧结，从而使电极较深的插入炉料中。

所以，小容量的硅铁电炉冶炼时，可用少量的焦末。

对焦炭物理性能要求不做具体规定。

可根据生产实践，来选择较合适的焦炭。

目前，我国冶炼硅铁用的焦炭，多是高炉冶炼所用焦碳筛下的小粒焦。

11.为什用小粒焦可使电极较深地插入炉料？

冶炼硅铁所用的焦碳，很重要的是希望它在高温下的电阻大，可使电极较深地插入炉料内，有利于提高炉温和扩大坩埚区。

焦炭电阻大为什么使电极插入炉料较深？

这是因为电阻大，通过的电流必然减少，为保持负荷就要增加电流，于是向下移动电极，增加插入深度，从而使电极插入较深的炉料中。

不同粒度焦炭的电阻变化原因如下：

1.电流通过焦炭，因这块焦炭中间无缝隙，电流受的阻力很小，说明这块焦炭的比电阻较小。

2.把这块焦炭分为两块，因中间有缝隙，电流通过时略有阻力，说明这时焦炭的比电阻有所增加。

可见，焦炭的粒度越小，它的电阻就越大。

反之，焦炭粒度越大，电阻则越小。

原因是：

粒度小表面积就大，接触电阻增大，所以粒度小的焦炭电阻大。

反之，粒度大表面积减少，接触电阻变小，因此，力度大的焦炭电阻小。

为说明这个规律，现举两例，用不同粒度焦炭测得的比电阻，如表2.

由于粒度小的焦炭电阻大，所以用小粒焦做还原剂时可使电极较深的插入炉料中，这样有利于提高炉温，从而扩大坩埚，加速冶炼化学反应的进行，提高产量，降低单位电耗。

 下面是不同粒度焦炭做还原剂，对冶炼硅铁单位电耗的影响。

表3

12.冶炼硅铁为什么可用部分煤气焦？

冶炼硅铁的还原剂多数用冶金焦。

冶金焦在炼焦过程中焦化温度约为1100～1300℃而形成的焦炭，所以也称冶金焦为高温焦或全焦。

焦化温度约600～800℃而形成的焦炭称为低温焦或半焦。

煤气焦就是低温焦的一种，所谓煤气焦就是生产煤气时的副产品。

煤气焦和冶金焦性质比较如下：

1.电阻

粒度10～15毫米的各种焦炭，比电阻与温度之间关系，根据实际测定如图4所示。

煤气焦的电阻大于冶金焦，即使在较高的温度时，它的电阻仍大于冶金焦的电阻。

电阻大时煤气焦的重要的优点。

实践证明，冶炼硅铁时使用部分煤气焦，电极可较深的插入炉料中，从而降低电耗。

图4

2.化学成分                                                    

从表4可知，煤气焦中含固定碳较低，灰分较高，从化学性质上来说它不如冶金焦好。

这是因煤气焦的焦化温度较低造成的。

煤气焦的含碳量低，用它做还原剂时加入量应多些，同时由于煤气焦中灰分高，冶炼时渣量也增加，另一方面也由于煤气焦中含碳较低和它的机械强度较差。

在冶炼中往往在坩埚中和下部有缺碳现象。

可见，冶炼硅铁全部用煤气焦做还原剂，炉况不易维护。

3.气孔率和反应能力

煤气焦的气孔率比冶金焦的气孔率大40～60﹪，这样不但使煤气焦的电阻大，同时也扩大反应接触面，另一方面煤气焦的反应能力也较高，均有利反应速度加快进行。

4.成本

煤气焦的价格比冶金焦低10～20﹪.

上述煤气焦有气孔率高、电阻大和成本低的优点，但它又有含碳较低、灰分高和机械强度差的弱点。

所以冶炼时不宜全部使用煤气焦，可与冶金焦搭配使用。

实践经验证明搭配30～40﹪的煤气焦和冶金焦共同使用其效果较好，单位电耗有所降低。

       13．为什么可以使用少量的碳化硅

有些单位为降低单位电耗，在冶炼硅铁时加入少量的碳化硅﹙SiC﹚，这样可节约部分电能。

这里指的“碳化硅”，并不是一种特定的原料，而是制造石墨电极时石墨化炉的保温废料。

它含有大量的碳化硅，因此，习惯这种废料叫“碳化硅”。

它的成分如下：

SiC25～40％；SiO220％；C25％；其余为Al2O3和CaO等。

为什么冶炼时加入少量的“碳化硅”可以降低电耗。

     冶炼硅铁时，二氧化硅被还原是吸收大量热能的反应，因此要在很高的温度﹙约1800～1900℃﹚下，才能使这一反应激烈进行，因此要消耗大量的电能。

当炉料中加入部分碳化硅时，它和炉料中的钢屑在炉内发生如下反应：

SiC＋Fe=FeSi＋C

      这个反应是吸热反应，它吸收的热量和反应温度，要比二氧化硅还原时所需的热量和温度要低。

所以炉料中加入部分碳化硅，可以降低电耗。

     冶炼45硅铁因炉料中钢屑较多，碳化硅的破坏反应，主要是按SiC＋Fe=FeSi＋C进行。

故这时碳化硅的利用率较高。

     冶炼75硅铁因炉料中钢屑较少，硅石数量较多，碳化硅的破坏反应，将主要按下式进行：

2SiO2＋SiC=3SiO＋CO↑

SiO＋SiC=2Si＋CO↑

     这两个反应都约在1800℃以上的高温下进行，并且因有气态的SiO参加反应。

而因气态的SiO较易挥发，因此，破坏碳化硅的反应，不易较安全地进行。

可见冶炼75硅铁时，碳化硅的利用率低。

    实践证明：

大容量矿热炉冶炼45硅铁时，加入部分的碳化硅，其效果较为显著。

冶炼75硅铁时加入部分碳化硅，其效果并不显著。

    碳化硅的熔点高，导电性强，冶炼时加入强化硅后，电极不易稳定，炉况不好掌握，并且碳化硅粉末多，影响料面的透气性，有时刺火较严重。

为此，冶炼时不易加入过多的碳化硅，而所用的碳化硅应精选，以减少粉末。

    经验证明，冶炼45硅铁时，每批料﹙硅石按300公斤算﹚，可加50～70公斤碳化硅；冶炼75硅铁时，每批料加入20～30公斤较为合适。

    小硅铁狂热炉不要加入碳化硅以防炉况恶化。

14.何种钢适于冶炼硅铁？

硅铁中的铁是来源于炉料中的钢屑。

根据硅铁质量的要求，冶炼时只准用普通碳素钢屑，不准用合金钢屑，例如不锈钢，含铬高，高锰钢，含锰高等等。

所以冶炼硅铁如用合金钢屑将会造成废品。

也不能用生铁屑，因其含磷量高。

冶炼硅铁更不能用有色金属屑如铜、铝等。

因此，为保证硅铁的才质量，冶炼时只准用普通碳素钢的钢屑。

生锈严重的钢屑不能用，因其杂质较多，冶炼时含铁不易控制